A homologous production system for Trichoderma reesei secreted proteins in a cellulase-free background

Recent demands for the production of biofuels from lignocellulose led to an increased interest in engineered cellulases from Trichoderma reesei or other fungal sources. While the methods to generate such mutant cellulases on DNA level are straightforward, there is often a bottleneck in their production since a correct posttranslational processing of these enzymes is needed to obtain highly active enzymes. Their production and subsequent enzymatic analysis in the homologous host T. reesei is, however, often disturbed by the concomitant production of other endogenous cellulases. As a useful alternative, we tested the production of cellulases in T. reesei in a genetic background where cellulase formation has been impaired by deletion of the major cellulase transcriptional activator gene xyr1. Three cellulase genes (cel7a, cel7b, and cel12a) were expressed under the promoter regions of the two highly expressed genes tef1 (encoding translation elongation factor 1-alpha) or cdna1 (encoding the hypothetical protein Trire2:110879). When cultivated on d-glucose as carbon source, the Δxyr1 strain secreted all three cellulases into the medium. Related to the introduced gene copy number, the cdna1 promoter appeared to be superior to the tef1 promoter. No signs of proteolysis were detected, and the individual cellulases could be assayed over a background essentially free of other cellulases. Hence this system can be used as a vehicle for rapid and high-throughput testing of cellulase muteins in a homologous background

Nutrient Content with Different Fertilizer Management and Influence on Yield and Fruit Quality in Apple cv. Gala

Assessing a plant’s nutritional status and fertilizer rates and types that can optimize fruit quality and yield are critical in intensive apple orchards. The aim of this work was to identify correlations between nutrients in the different organs that allow the early diagnosis of the nutritional status and to assess the impact on the optimal nutrient content in apple leaves, as well as in the yield and quality of chemical and organic fertilization. Five orchards of ‘Gala’ were fertilized with different levels of NPK over a period of four years. Macro and micronutrients of buds, flowers, 45 and 90–110 days after full bloom (DAFB) leaves and 60 DAFB and 15 days before harvest (DBH) fruits were determined. Boron was the only element for which strong correlations, 0.7 < r < 0.9, were observed between all organ pairs. The fertilization treatments did not affect the nutrient concentrations in the leaves of 90–110 DAFB other than P, Ca and Mg and did not affect the macronutrients in the fruit. In one of the five orchards, the yield increased by 26% with double fertilization compared to standard fertilization and, for the other four orchards, the impact depended on the year. Fruit size was more related to crop load than to fertilization and TSS and firmness were not affected by the type or amount of fertilizers. Replacing part of the chemical fertilizer with organic materials did not affect productivity or fruit qualityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Fungal enzyme sets for plant polysaccharide degradation

Enzymatic degradation of plant polysaccharides has many industrial applications, such as within the paper, food, and feed industry and for sustainable production of fuels and chemicals. Cellulose, hemicelluloses, and pectins are the main components of plant cell wall polysaccharides. These polysaccharides are often tightly packed, contain many different sugar residues, and are branched with a diversity of structures. To enable efficient degradation of these polysaccharides, fungi produce an extensive set of carbohydrate-active enzymes. The variety of the enzyme set differs between fungi and often corresponds to the requirements of its habitat. Carbohydrate-active enzymes can be organized in different families based on the amino acid sequence of the structurally related catalytic modules. Fungal enzymes involved in plant polysaccharide degradation are assigned to at least 35 glycoside hydrolase families, three carbohydrate esterase families and six polysaccharide lyase families. This mini-review will discuss the enzymes needed for complete degradation of plant polysaccharides and will give an overview of the latest developments concerning fungal carbohydrate-active enzymes and their corresponding families

Untersuchungen zur Wirkung von Röntgenstrahlen auf die lichtabhängige Differenzierung von Etioplasten zu Chloroplasten

Der Übergang von der Hetero- zur Autotrophie in etiolierten Pflanzen wird strukturell durch Umwandlung der Etioplasten in Chloroplasten, funktionell durch plastidiale Synthesen von Nukleinsäuren, Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden - einschließlich der Pigmente - in Abhängigkeit von der beginnenden Photosynthese gekennzeichnet. Die Sequenz morphologischer Differenzierungsschritte bei der lichtabhängigen Umwandlung der Etioplasten in Chloroplasten unterliegt der Auslösung durch Licht bestimmter Intensität und Wellenlänge. Die Steuerung der Folge einzelner morphologischer Differenzierungsschritte, d.h. der Beginn bestimmter funktioneller Syntheseleistungen, kann als weitgehend Plastiden-spezifischer Genregulationsprozeß auf der Ebene der Translation und Transskription aufgefaßt werden. Im Sinne einer genaueren Charakterisierung einzelner Plastiden-Differenzierungsstadien war es von Interesse, die Abfolge einzelner Differenzierungsschritte an bestimmten Stellen zu blockieren. Die hier verwendeten, methodischen Möglichkeiten beschränken sich auf die Anwendung von Röntgenstrahlen und Inhibitoren der DNA-, RNA- und Proteinsynthese auf die Chloroplastengenese und die Untersuchung Neutronen-induzierter Chlorophylldefektmutanten. Es wird versucht, die Ursache der außergewöhnlich hohen Strahlenresistenz einzelner Differenzierungsschritte bei der Chloroplastengenese zu analysieren

Lichtinduzierte Entwicklung von Etioplasten zu Chloroplasten : Induktion und Regulation der Membranbildung

Die Entwicklung der Proplastiden zu Etioplasten ist ein lichtunabhängiger Vorgang, der eine Serie plastidenspezifischer Synthesen von Nucleinsäuren, Lipiden, Kohlenhydraten und Proteinen impliziert. Etioplasten - ein für etiolierte Angiospermen typisches Plastidenentwicklungsstadiurn, das geringe Mengen Protochlorophyllid, aber noch keine Chlorophylle enthält - sind Endprodukte einer Sequenz von Entwicklungsprozessen aus undifferenzierten Proplastiden. Dieser lichtunabhängige Differenzierungsvorgang ist u.a. mit der Ausbildung eines plastideneigenen Systems für Proteinsynthesen (DNA, 70 S Ribosomen, tRNA, Arninoacyl-RNA Synthetasen) korreliert. Damit können in der Dunkelphase signifikante Mengen pufferlöslicher Strornaenzyrne (z.B. Enzyme des reduktiven Pentosephosphatweges, Fraction I-Protein), wasserunlösliche Strukturproteine des Prolarnellarkörpers - ein charakteristisches inneres Membransystern der Etioplasten - und rnernbranassoziierte Proteine des photosynthetischen Elektronentransportes synthetisiert werden. Die weitere Entwicklung der Etioplasten zum photosynthetisch aktiven Chloroplasten wird durch Licht - in Abhängigkeit von der Lichtintensität und der Wellenlänge - induziert und durch Photoakzeptoren reguliert. Die Photoregulationen können indirekt über differentielle Genaktivierungen oder/und direkt durch Enzyrnaktivitätsänderungen infolge Wechsel der Membranpermeabilität für Substrate und direkt durch de novo-Synthesen von Enzymen wirken. Kontrolliert werden die lichtinduzierten Regelprozesse durch die im Kern und in den Plastiden lokalisierte DNA. Dabei übernimmt die Kern-DNA wahrscheinlich die Funktion des Trägers der Strukturgene für viele Chloroplastenproteine, während die Plastiden-DNA möglicherweise als Sitz der Regulatorgene aufzufassen ist. Kern, Cytoplasrna und die durch eine doppelte Hüllrnernbran begrenztenPlastiden besitzen je ein getrenntes System der Transcription und Translation. Die räumliche Kompartirnentierung des Cytoplasrnas vorn Plastidenstrorna schließt die funktionelle Trennung nicht aus: es ist anzunehmen, daß an der Kern- bzw. Plastiden-DNA transcribierte mRNAs sowohl an den 70 S Ribosomen der Plastiden alsauch an den 80 S Ribosomen des Cytoplasmas zu spezifischen Polypeptiden während der Plastidendifferenzierung verknüpft werden. Die Präsenz mehrerer Regelkreise, die in pflanzlichen Eukaryontenzellen die Plastidenentwicklung steuern, erschwert die Interpretation der Ergebnisse im Sinne einer kausalen Analyse.So sind Steuerung und Verlauf der Photomorphogenese von Etioplasten zu Chloroplasten ein komplexes Differenzierungsproblem. Zum Teil bedingt durch differentielle Genaktivierung übernehmen die Etioplasten in Blättern heterotropher Pflanzen während ihrer Entwicklung zu Chloroplasten sequentiell Teilschritte der Photosynthese. Trotz einer Fülle von Daten über ultrastrukturelle und biochemische Teilaspekte der Chloroplastengenese aus Etioplasten sind viele Detailfragen - insbesondere der Synchronisation ultrastruktureller und funktioneller Differenzierungsschritte - weitgehend ungelöst. Mit den Methoden der Elektronenmikroskopieund der Biochemie werden in dieser Arbeit Einzelschritte der Chloroplastenentwicklung analysiert. Als Objekt wurden Etioplasten, ergrünende Plastiden und Chloroplasten in vivo oder im isolierten Zustand aus Primärblättern von Hordeum vulgare 'Bido' L. untersucht. [...

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Kernmembran während der Mitose mit Hilfe der Gefrierätzung und Ultradünnschnittserien

I.1 $\underline{PROBLEMSTELLUNG}$Gegenstand der vorliegenden Untersuchung war, mit Hilfe der angegebenen elektronenmikroskopischen Präparationsmethoden dasSchicksal der Kernhüllen im Verlauf der Mitose zu verfolgen. Dabei war von Interesse, welche Membransysteme an der Neubildungder Tochterkernhüllen beteiligt sind.I.2 $\underline{ZUSAMMENFASSUNG- DER- ERGEBNISSE}$Mit Hilfe der Ultradünnschnitt-Technik und der Gefrierätzmethode wurde das Verhalten der Kernmembranen während der Mitose verfolgt. Dabei wurden bekannte Vorstellung von der Ultrastruktur bestätigt; andere, neue Erkenntnisse während einzelner Mitosephasen konnten gefunden werden:1.) Kernmembranen aus I n t e r p h a s e k e r n e n sind Doppelmembranen (Dicke: 80 - 90 $\mathring{A}$), die durch eine wässrige Zwischenphase (Breite: 200 $\mathring{A}$) getrennt sind. Kernporen (Durchmesser etwa 80 nm) verbinden die äußere und innere Kernmembran. Beim Austreten der äußeren Kernmembran in das Cytoplasma sind Kernporen nicht mehr nachweisbar. 2.) In der mittleren und späten P r o p h a s e zerreißt die Kernhülle aufgrund der Chromosomenkontraktion. Die Kernmembranen als Doppelmembran mit Kernporenbesatz bleiben erhalten. 3.) In der M e t a p h a s e werden die Membranhüllenreste auf die Zellpole verteilt. Der Doppelmembrancharakter und Porenbesatz bleibt erhalten. 4.) In der A n a p h a s e läßt sich folgendes nachweisen:a.) In der Aequatorialebene setzt ein Membranwachstum ein, wobei die Natur des Endomembransystems unklar ist. b.) Die strukturelle Einheit der Kernmembranhülle bleibt in der Nähe der Zellpole erhalten. 5.) Zu Beginn der frühen T e l o p h a s e werden an das Karyoplasma grenzende ER-Membranen in die sich neubildende Kernhülle einbezogen. Die Kernhüllen der Tochterkerne besitzen Michcharakter: Es werden zu ihrem Aufbau Reste der Parentalkernhüllen einbezogen und ER-Membranen zusätzlich benötigt. Es konnte mit Hilfe der artefaktfreien Gefrierätzung gezeigt werden, daß - entgegen der herkömmlichen Vorstellung vom völligen Aubbau der Kernhülle während der Mitose - Teile der alten Kernmembran auf die Tochterkerne verteilt werden. Daraus ergeben sich unter dem Aspekt der Übertragung membrangebundener Enzyme, u. a. der DNA - Initiation, wichtige molekularbiologische Konsequenzen